JP5994796B2 - 用紙綴じ装置及び画像形成システム - Google Patents

Description

本発明は、中折りされた冊子を綴じ針で綴じる用紙綴じ装置及びこの用紙綴じ装置が組み込まれた画像形成システムにステープラに関する。

従来から、ステープルと称される綴じ針で用紙の束を綴じる技術が知られている。図７は、綴じ針の貫通原理を示す動作説明図である。用紙１０Ｐに綴じ針５０１が貫通するには、図７（ａ）に示すように、綴じ針５０１で用紙１０Ｐが押圧される力で用紙１０Ｐがせん断されるか、図７（ｂ）に示すように、綴じ針５０１で用紙１０Ｐが押圧される力で用紙１０Ｐが伸びで破断される必要がある。

いずれの場合も、綴じ針５０１によって用紙１０Ｐがひずまされ、許容ひずみ量を超えた場合に用紙１０Ｐに穴が開いて綴じ針５０１が貫通する。用紙１０Ｐの枚数が増えると綴じ針５０１が貫通しにくくなるのは、用紙１０Ｐがひずむことで見かけ上の紙厚が増加するためである。

図８は、綴じ針による綴じ例を示す動作説明図で、綴じ針を湾曲させた形態で曲げるめがねクリンチと称される形態を例に説明する。複数枚の用紙が束ねられた冊子１０は、クリンチャと称す曲げ台５０に載置される。曲げ台５０は、綴じ針５０１を曲げる溝部５１が形成される。

綴じ針５０１は、ドライバ５２に押圧されて、図８（ａ）に示すように冊子１０を貫通する。冊子１０を貫通した綴じ針５０１は、図８（ｂ）に示すように、曲げ台５０の溝部５１に誘導され、図８（ｃ）に示すように内側に曲げられる。

さて、用紙を綴じる等の処理を行う用紙処理装置として、中折りされた冊子を綴じ針で綴じる用紙綴じ装置が従来から提案されている（例えば、特許文献１参照）。用紙綴じ装置によって綴じ針で綴じられた冊子を作成する際、冊子品位を高めるため、以下のようなことが求められる。

（１）作成された冊子の開きを抑える。
（２）折り目と綴じ針による綴じ位置を合わせる。
（３）ユーザが綴じ針の先端に触れないよう綴じ針をクリンチする。

これらの要求を達成するため、中折りされた冊子を積載した後、綴じ処理を施す技術が知られている。図９は、冊子形態の比較例を示す説明図である。図９（ａ）に示すように、中折された冊子１０の折り目１０ａに綴じ針５０１を通させるには、図９（ｂ）に示すように冊子１０の平らな部分に綴じ針５０１を貫通させる場合に比べ、冊子１０の許容ひずみ量を超えるために綴じ針５０１が行う仕事量が多い。このため、綴じ針５０１が貫通しにくく、針座屈が発生しやすい。通常、図９（ｃ）に示すように、冊子１０をひずませることができれば、綴じ針５０１が貫通し易くなり、針座屈の発生は抑制される。

図１０は、従来の用紙綴じ装置の一例を示す構成図である。従来、綴じ針の貫通しにくさを解消するため、綴じ針を打つ箇所の折り目が平らになるように、冊子１０を押さえ部材６００で支持部材６０１に押圧した後、ステープル処理を行っていた。

特開２０１０−１５０００２号公報

図１１及び図１２は、従来の課題を示す説明図である。図１１（ａ）に示すように、綴じ針を打つ箇所の折り目が平らになるように押さえられた冊子１０への押圧が解放されると、図１１（ｂ）に示すように、中折りされた元の形状に冊子１０が戻ろうとすることで、冊子１０の見かけ上の厚みｔ１がｔ２に増加する。図１２（ａ）に示すように、綴じ針５０１で綴じられた冊子１０の見かけ上の厚みｔ１が、図１２（ｂ）に示すようにｔ２に増加すると、綴じ針５０１の先端側が開く針浮きと称す状態が発生する。

このように、針浮きが発生すると、冊子品位が確保できない。一方、中折れした状態で綴じ処理を行うと、針浮きの発生は抑制できるが、綴じ針を貫通させる力が必要で、綴じ針の貫通性が悪化する。このように、従来は、綴じ針の貫通性と冊子品位の確保の両立が困難であった。また、中折りされた冊子の折り目を平らにするためには大きな力が必要であり、耐久性や音の大きさに課題が生じる。

本発明は、このような課題を解決するためなされたもので、綴じ針の貫通性と冊子品位の確保を両立可能な用紙綴じ装置、及び、この用紙綴じ装置を備えた画像形成システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、中折りされた状態で載置された冊子を、折り目の位置に合わせて綴じ針で綴じる用紙綴じ装置において、綴じ針を冊子に貫通させるステープラと、冊子を貫通した綴じ針を曲げるクリンチャと、冊子の折り目が上に凸となる状態で冊子の折り目を第１の角度で下側から支持する支持部材と、支持部材で支持された冊子の折り目を上側から押圧する押さえ部材とを備え、押さえ部材は、ステープラで綴じ針を冊子に貫通させ、冊子を貫通した綴じ針をクリンチャで曲げる動作において、冊子の折り目を第１の角度より大きい第２の角度で保持し、支持部材は、ステープラで綴じ針を冊子に貫通させ、冊子を貫通した綴じ針をクリンチャで曲げる動作で、クリンチャと冊子の間に隙間を形成する用紙綴じ装置である。

請求項２に記載の発明は、押さえ部材は、冊子の折り目を押圧する三角の断面形状を有する押さえ凹部を備え、支持部材は、冊子の折り目を支持する三角の断面形状を有する支持凸部を備える請求項１に記載の用紙綴じ装置である。

請求項３に記載の発明は、支持凸部は、押さえ部材の押圧方向に沿って移動可能に構成され、押さえ凹部で冊子の折り目が押圧される動作で、クリンチャと冊子の間に隙間を形成する位置に移動する請求項２に記載の用紙綴じ装置である。

請求項４に記載の発明は、押さえ凹部が冊子を押圧する第１の力点と、第１の力点とは異なる第２の力点との間の距離に対し、支持部材で冊子を支持する第１の支点と、第１の支点とは異なる第２の支点とで構成される支持面の幅を広くした請求項２または３に記載の用紙綴じ装置である。

請求項５に記載の発明は、冊子の折り目に対して直交する方向に沿った押さえ凹部の幅が、支持面の幅より狭くなるように、押さえ凹部の深さが設定される請求項４に記載の用紙綴じ装置である。

請求項６に記載の発明は、支持部材は、押さえ部材で冊子が押圧される支持面と、支持面から突出した状態で移動可能な支持凸部を有し、支持凸部は、押さえ部材によって冊子の折り目が押圧される際の押圧によって、押さえ部材によって押圧されていないときの支持凸部の位置である第１の位置よりも下方であって、支持面より突出した位置である第２の位置まで押し下げられ、支持凸部は、第２の位置において、クリンチャと冊子の間に隙間を形成する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の用紙綴じ処理装置である。請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６の何れか１項に記載の用紙綴じ装置を備えた画像形成システムである。

本発明では、冊子の折り目を所定の押さえ角度で保持し、クリンチャと冊子の間に隙間を形成した状態で綴じ処理を行うことで、針貫通力の低減による針貫通性と、針浮きによる品位の低下が抑制された冊子品位の両立が可能となる。

本実施の形態の用紙綴じ装置の一例を示す要部斜視図である。 本実施の形態の用紙綴じ装置の一例を示す要部側面図である。 本実施の形態の用紙綴じ装置の一例を示す要部側面図である。 本実施の形態の用紙綴じ装置が組み込まれた画像形成システムの一例を示す構成図である。 本実施の形態の用紙綴じ装置の動作例を示す説明図である。 針浮き量と針貫通力の関係を示すグラフである。 綴じ針の貫通原理を示す動作説明図である。 綴じ針による綴じ例を示す動作説明図である。 冊子形態の比較例を示す説明図である。 従来の用紙綴じ装置の一例を示す構成図である。 従来の課題を示す説明図である。 従来の課題を示す説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の用紙綴じ装置、用紙綴じ装置が組み込まれた画像形成システムの実施の形態について説明する。

＜本実施の形態の用紙綴じ装置及び画像形成システムの構成例＞
図１は、本実施の形態の用紙綴じ装置の一例を示す要部斜視図、図２及び図３は、本実施の形態の用紙綴じ装置の一例を示す要部側面図、図４は、本実施の形態の用紙綴じ装置が組み込まれた画像形成システムの一例を示す構成図である。

本実施の形態の用紙綴じ装置１Ａは、図４に示すように、用紙に画像を形成して排紙する画像形成装置１００と組み合わせられて画像形成システム１０１を構成する。画像形成システム１０１は、本例では、画像形成装置１００と、中間搬送装置２００と、中綴じ処理装置３００と、平綴じ処理装置４００を備える。

画像形成装置１００は、用紙に画像を形成する。画像形成装置１００は、例えば、記録媒体として備蓄された用紙を用紙トレイから引き出して搬送する搬送部、ビットマップデータに応じたトナー像を転写ローラ等の一次転写部材に現像する現像部、一次転写部材に現像されたトナー像を転写ドラム１５０等の二次転写部材に転写する一次転写部、二次転写部材に転写されたトナー像を搬送部により搬送される用紙に転写する二次転写部、転写されたトナー像を用紙に定着させる定着部、及び定着部による定着処理後の用紙を排出する排出部等を備える。画像形成装置１００は、画像が形成された用紙を中間搬送装置２００に搬送する。

中間搬送装置２００は、用紙を一時的に待機させると共に、用紙に対して筋付け及び断裁を施すことの可能な装置である。中間搬送装置２００は、例えば、画像形成装置１００から搬送された用紙を下降させるように搬送して用紙の紙面を上下方向にほぼ沿わせた状態で一旦停止させて待機させるスタッカと称される待機部、待機中の用紙の位置を整合する整合部、整合された用紙に筋付けを行うクリーサと称される筋付け部、及び筋付けが施された用紙を搬送しながら当該用紙の余白部分を断裁するスリッタと称される断裁部等を備える。

中間搬送装置２００は、画像形成装置１００から搬送された用紙を待機部において一旦停止させた状態で整合部により整合を行い、次いで筋付け部により筋付け処理を行った後、筋付けが施された用紙を搬送しながら当該用紙の余白部分を断裁部により断裁する。その後、中間搬送装置２００は、断裁部により余白部分の断裁された用紙を中綴じ処理装置３００に搬送する。

中綴じ処理装置３００は、用紙処理装置として、用紙を中折り（二つ折り）にする中折り処理、中折りされた用紙を所定枚数重ね合わせて綴じることにより中綴じされる冊子を作成する中綴じ処理、冊子の小口断裁を行う断裁処理等を行う装置である。

中綴じ処理装置３００は、例えば、中間搬送装置２００から搬送された用紙中折りする中折り部３１０と、中折り部３１０により中折りされた用紙を、用紙の折り目に沿った方向に搬送する搬送機構３２０と、搬送機構３２０により搬送された用紙を重ね合わせた後、冊子１０に対して打針して中綴じする用紙綴じ装置１Ａと、中綴じされた冊子１０の小口端部の断裁処理を行う断裁部３７０等を備える。

次に、図１〜図３を参照して、本実施の形態の用紙綴じ装置１Ａの詳細について説明する。用紙綴じ装置１Ａは、中折りされた冊子１０が、折り目１０ａが凸状となる向きである本例では上に凸となる向きで積載される支持部材２と、冊子１０を支持部材に押圧する押さえ部材３を備える。また、用紙綴じ装置１Ａは、綴じ針を冊子１０に貫通させるステープラ４と、綴じ針を曲げて冊子１０を綴じるクリンチャ５を備える。クリンチャ５は、図８に示すように、めがねクリンチができるように、湾曲した溝部５１が形成される。

用紙綴じ装置１Ａは、支持部材２に載置される冊子１０の折り目１０ａの方向に沿って、クリンチャ５の両側に支持部材２が配置される。また、クリンチャ５に対向してステープラ４が配置され、ステープラ４の両側に、支持部材２と対向して押さえ部材３が配置される。

用紙綴じ装置１Ａは、ステープラ４をクリンチャ５に対して離接する方向に移動させると共に、ステープラ４に連動して、押さえ部材３を支持部材２に対して離接する方向に移動させる駆動機構６を備える。

支持部材２は冊子押さえ手段の一例で、支持部材２の押さえ部材３と対向する側、本例では支持部材２の上面に、押さえ部材３で冊子１０が押圧される支持面２０を備える。また、支持部材２は、冊子１０の折り目１０ａを支持する支持凸部２１を備える。

支持凸部２１は、冊子１０の折り目１０ａの方向に沿ってクリンチャ５の両側に設けられ、押さえ部材３が冊子１０を押圧する方向である上下方向に沿って移動可能に構成される。支持凸部２１は、ばね２２で上方向に付勢されて、支持面２０から突出する。

支持凸部２１は、冊子１０の折り目１０ａに沿った形状で、上側に凸形状の冊子１０の折り目１０ａを下側から支持することで、つまり、冊子１０の折り目１０ａを凹側から支持することで、ステープラ４に対する折り目１０ａの位置合わせを行う。

押さえ部材３は冊子押さえ手段の一例で、冊子１０を押圧する押圧面３０と、冊子１０の折り目１０ａを押圧する押さえ凹部３１を備える。押圧面３０は、押さえ部材３の支持部材２と対向する側、本例では、押さえ部材３の下面に、支持部材２の支持面２０に合わせた面を設けて構成される。

押さえ凹部３１は、三角形で凹状の断面形状を有し、支持凸部２１に支持された冊子１０の折り目１０ａに沿って形成される。押さえ凹部３１は、支持部材２に積載された冊子１０の折り目１０ａのなす第１の角度である中折り角度αより、斜面のなす第２の角度である押さえ角度βが大きく設定され、綴じ針が冊子１０を貫通するタイミングでの折り目１０ａの角度を規定する。

本例では、支持部材２に積載された冊子１０の折り目１０ａのなす中折り角度αが９０°程度であるのに対し、押さえ凹部３１の対向する斜面のなす押さえ角度βが１４０°〜１６０°程度に設定される。

また、押さえ部材３の押圧面３０で冊子１０を押圧する動作で、押さえ凹部３１が力点Ｐ１となり、支持部材２の支持面２０が支点Ｐ２となる。そして、力点Ｐ１に対して支点Ｐ２が広くなるように、冊子１０の折り目１０ａに対して直交する方向に沿った押さえ凹部３１の幅Ｌ１が、支持部材２の支持面２０の幅Ｌ２より狭く構成される。また、Ｌ１＜Ｌ２となるように、押さえ凹部３１の深さが設定される。

＜本実施の形態の用紙綴じ装置及び画像形成システムの動作例＞
図５は、本実施の形態の用紙綴じ装置の動作例を示す説明図で、次に、各図を参照して、用紙綴じ装置１Ａで冊子１０を綴じる動作について説明する。

画像形成システム１０１では、中綴じ処理装置３００で中折り処理及び積載処理が行われた冊子１０が、用紙綴じ装置１Ａに搬送され、冊子１０が支持部材２に積載される。支持部材２に積載された冊子１０は、図２に示すように、折り目１０ａが支持凸部２１で支持される。

用紙綴じ装置１Ａは、駆動機構６で押さえ部材３を支持部材２に近づく方向に移動させることで、支持部材２に載置された冊子１０が押さえ部材３で押圧され、押さえ部材３と支持部材２との間に冊子１０が挟持される。

冊子１０が押さえ部材３で押圧されると、冊子１０の折り目１０ａが押さえ凹部３１で押圧される。冊子１０の折り目１０ａが押さえ凹部３１で押圧されると、冊子１０の折り目１０ａの中折り角度αが押さえ凹部３１の押さえ角度βに合わせて広げられる。また、冊子１０の折り目１０ａを支持する支持凸部２１が、ばね２２に抗して押し下げられる。

そして、押さえ部材３の押圧面３０で支持部材２の支持面２０に冊子１０が押圧され、押さえ部材３と支持部材２との間に冊子１０が挟持される。押さえ部材３と支持部材２との間に冊子１０が挟持されると、図３に示すように、押さえ部材３の押さえ凹部３１の凹形状に合わせて、支持部材２の支持凸部２１は支持面２０より突出した状態となる。

これにより、冊子１０の折り目１０ａが形成された部位は平らにならず、かつ、折り目１０ａの中折り角度αが、押さえ凹部３１の押さえ角度βに合わせて広げられて保持される。

また、図５に示すように、冊子１０の折り目１０ａに沿ったクリンチャ５の両側では、折り目１０ａが支持凸部２１で支持されることで、折り目１０ａとクリンチャ５の間には、押さえ部材３の押さえ凹部３１の凹形状に合わせて、所定の隙間Ｎが形成される。

図３に示すような冊子１０の保持状態で、押さえ部材３に連動させてステープラ４をクリンチャ５に近づく方向に移動させることで、ステープラ４とクリンチャ５との間に冊子１０を挟持させる。そして、綴じ針をステープラ４で打ち出して冊子１０を貫通させ、冊子１０を貫通させた綴じ針の脚部をクリンチャ５で曲げることで、冊子１０が綴じ針で綴じられる。押さえ部材３を支持部材２から離れる方向に移動させると共に、ステープラ４をクリンチャ５から離れる方向に移動させることで、綴じ処理が終了する。

ステープラ４で冊子１０を綴じる動作で、折り目１０ａとクリンチャ５の間に隙間Ｎが形成されていることで、綴じ針が冊子１０を貫通する際に、図９（ｃ）のように冊子１０がひずみ易くなり、綴じ針が貫通し易くなる。よって、針座屈の発生を抑制することができる。また、押さえ部材３による押圧を解放した後、押圧されていた冊子１０が元の形状に戻ろうとするが、見かけ上の厚みが増加せず、針浮きの発生を抑制することができる。

押さえ部材３の押さえ凹部３１で冊子１０を押圧することで、押さえ部材３で冊子１０を押圧する力点Ｐ１に対して支持部材２で冊子１０を支持する支点Ｐ２の間隔が広くなり、冊子１０の折り目１０ａが残るように、冊子１０を押圧面３０で支持面２０に押圧して押し潰す力を低減することができる。

冊子１０の折り目１０ａの中折り角度αが、押さえ凹部３１の押さえ角度βに合わせて広げられて保持されることで、冊子１０の折り目１０ａを残しながら、冊子１０を押し潰すことができ、綴じ針が冊子１０を貫通する際に必要な貫通力を低減することができる。また、冊子１０の折り目１０ａを押さえ角度βで保持するので、折り目１０ａと直交する方向への冊子１０の位置ずれを抑制することができ、綴じ針を貫通させる綴じ位置と折り目１０ａの位置ずれを抑制することができる。これにより、針座屈を抑制した針の貫通性能と綴じ位置性能を両立させることができる。

図６は、針浮き量と針貫通力の関係を示すグラフである。本実施の形態の構成で必要な針貫通力Ｇ１を実線で示し、本実施の形態の構成で発生する針浮き量Ｇ２を一点鎖線で示す。また、従来の構成で必要な針貫通力Ｇ３を破線で示し、従来の構成で発生する針浮き量Ｇ４を二点鎖線で示す。

従来の構成では、針貫通力Ｇ３が針座屈が発生し得る針貫通限界値Ｍ１を超えず、針浮き量Ｇ４が綴じ針の先端側が所定量以上開く針浮き許容値Ｍ２を超えない範囲、すなわち、針浮き量の低減と針貫通力の低減が両立する範囲Ｘ２が狭い。これに対して、本実施の形態の構成では、針貫通力Ｇ１が針貫通限界値Ｍ１を超えず、針浮き量Ｇ２が針浮き許容値Ｍ２を超えない範囲である針浮き量の低減と針貫通力の低減が両立する範囲Ｘ１が広い。

これにより、針貫通力の低減による針貫通性と、針浮きによる品位の低下が抑制された冊子品位の両立が可能となる。また、冊子１０を押圧する圧力が低くても針貫通が可能となり、耐久性を向上させ、騒音低減を図ることができる。

以下の表１に、押さえ部材３の押さえ凹部３１の押さえ角度βと、冊子１０の折り目１０ａとクリンチャ５との隙間Ｎと、押さえ部材３で冊子１０を押圧する力点Ｐ１及び支持部材２で冊子１０を支持する支点Ｐ２の関係を示す。

表１に示すように、冊子１０の折り目１０ａとクリンチャ５との隙間Ｎを形成し、力点Ｐ１に対して支点Ｐ２の間隔を広くした構成で、押さえ部材３の押さえ凹部３１の押さえ角度βが１４０°以上とすると、針貫通力を低減させることができた。

また、冊子１０の折り目１０ａとクリンチャ５との隙間Ｎを形成し、押さえ部材３の押さえ凹部３１の押さえ角度βが１６０°以下とすると、針浮き量を低減させることができた。針浮き量の大小に、力点Ｐ１に対する支点Ｐ２の間隔は影響がなかった。

針位置精度については、押さえ部材３の押さえ凹部３１の押さえ角度βを１８０°未満とすれば良い。これにより、押さえ部材３の押さえ凹部３１の押さえ角度βは、１４０°以上１６０°以下にすることが好ましいことが判った。

本発明は、冊子を綴じ針で中綴じする用紙綴じ装置、及び、この用紙綴じ装置を備えた画像形成システムに適用される。

１Ａ・・・用紙綴じ装置、２・・・支持部材、２０・・・支持面、２１・・・支持凸部、２２・・・ばね、３・・・押さえ部材、３０・・・押圧面、３１・・・押さえ凹部、４・・・ステープラ、５・・・クリンチャ、６・・・駆動機構、１０１・・・画像形成システム

Claims (7)

1. 中折りされた状態で載置された冊子を、折り目の位置に合わせて綴じ針で綴じる用紙綴じ装置において、
   綴じ針を冊子に貫通させるステープラと、
   冊子を貫通した綴じ針を曲げるクリンチャと、
   冊子の折り目が上に凸となる状態で冊子の折り目を第１の角度で下側から支持する支持部材と、
   前記支持部材で支持された冊子の折り目を上側から押圧する押さえ部材とを備え、
   前記押さえ部材は、前記ステープラで綴じ針を冊子に貫通させ、冊子を貫通した綴じ針を前記クリンチャで曲げる動作において、冊子の折り目を前記第１の角度より大きい第２の角度で保持し、
   前記支持部材は、前記ステープラで綴じ針を冊子に貫通させ、冊子を貫通した綴じ針を前記クリンチャで曲げる動作で、前記クリンチャと冊子の間に隙間を形成する
   ことを特徴とする用紙綴じ装置。
2. 前記押さえ部材は、冊子の折り目を押圧する三角の断面形状を有する押さえ凹部を備え、前記支持部材は、冊子の折り目を支持する三角の断面形状を有する支持凸部を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の用紙綴じ装置。
3. 前記支持凸部は、前記押さえ部材の押圧方向に沿って移動可能に構成され、前記押さえ凹部で冊子の折り目が押圧される動作で、前記クリンチャと冊子の間に隙間を形成する位置に移動する
   ことを特徴とする請求項２に記載の用紙綴じ装置。
4. 前記押さえ凹部が冊子を押圧する第１の力点と、前記第１の力点とは異なる第２の力点との間の距離に対し、前記支持部材で冊子を支持する第１の支点と、前記第１の支点とは異なる第２の支点とで構成される支持面の幅を広くした
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の用紙綴じ装置。
5. 冊子の折り目に対して直交する方向に沿った前記押さえ凹部の幅が、前記支持面の幅より狭くなるように、前記押さえ凹部の深さが設定される
   ことを特徴とする請求項４に記載の用紙綴じ装置。
6. 前記支持部材は、前記押さえ部材で冊子が押圧される支持面と、前記支持面から突出した状態で移動可能な支持凸部を有し、
   前記支持凸部は、前記押さえ部材によって冊子の折り目が押圧される際の押圧によって、前記押さえ部材によって押圧されていないときの前記支持凸部の位置である第１の位置よりも下方であって、前記支持面より突出した位置である第２の位置まで押し下げられ、
   前記支持凸部は、前記第２の位置において、前記クリンチャと冊子の間に前記隙間を形成する
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の用紙綴じ処理装置。
7. 請求項１から請求項６の何れか１項に記載の用紙綴じ装置を備えた
   ことを特徴とする画像形成システム。

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